Способ формирования тяги двигателя с центральным телом и двигатель для его реализации



Способ формирования тяги двигателя с центральным телом и двигатель для его реализации
Способ формирования тяги двигателя с центральным телом и двигатель для его реализации

 

F02K99/00 - Реактивные двигательные установки (размещение и крепление реактивных двигательных установок на наземных транспортных средствах или транспортных средствах вообще B60K; размещение и крепление реактивных двигательных установок на судах B63H; управление положением в пространстве, направлением и высотой полета летательного аппарата B64C; размещение и крепление реактивных двигательных установок на летательных аппаратах B64D; установки, в которых энергия рабочего тела распределяется между реактивными движителями и движителями иного типа, например воздушными винтами F02B,F02C; конструктивные элементы реактивных двигателей, общие с газотурбинными установками, воздухозаборники и управление топливоподачей в воздушно-реактивных двигателях F02C)

Владельцы патента RU 2568854:

Тарасов Олег Викторович (RU)
Карелин Виктор Георгиевич (RU)

Изобретение относится к области ракетных двигателей, в частности к ракетным двигателям с центральным телом с вихревым процессом горения, и может быть использовано в ракетно-космической технике. Способ формирования тяги двигателя с центральным телом, включающий подачу горючего и окислителя в камеру сгорания с созданием за центральным телом вихревой зоны, при этом в вихревую зону под давлением тангенциально подают мелкодисперсную фракцию воды или воды с добавлением органического вещества, создавая осевую закрутку смеси газов горения и, как следствие, вихревой поток холодной неравновесной пульсирующей плазмы, создавая дополнительную тягу двигателя. Предложен также двигатель с центральным телом для реализации способа, содержащий камеру сгорания и сопло, при этом на центральном теле выполнены винтовые канавки, введена емкость с водой или водой с добавлением органического вещества, сообщенная с помощью трубопровода с насосом, расположенным внутри центрального тела, который в свою очередь с помощью распределительных патрубков сообщен через коллектор с винтовыми канавками с помощью форсунок, открытые торцы которых расположены на внешней поверхности центрального тела, на торцевой плоскости которого установлены игольчатые термокатоды, обеспечивающие термоэмиссию. Изобретение обеспечивает увеличение тяги. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к области ракетных двигателей, в частности к ракетным двигателям с центральным телом с вихревым процессом горения, и может быть использовано в ракетно-космической технике.

Известен двигатель с центральным телом по патенту РФ № 2490507 МПК6: F02K 9/62, включающий как минимум один газогенератор, как минимум один турбонасосный агрегат, органы питания и регулирования, кольцевую регенеративно охлаждаемую камеру с профилированным центральным телом, во внутренней полости которого установлены перечисленные агрегаты, смесительную головку, включающую корпус, блок подачи окислителя, преимущественно кислорода, блок подачи основного горючего, блок подачи дополнительного горючего, блок огневого днища, при этом в указанных блоках по концентрическим окружностям установлены коаксиальные соосно-струйные форсунки, образующие центральную и периферийную зоны, причем упомянутые коаксиальные соосно-струйные форсунки включают полый наконечник, соединяющий полость окислителя с зоной горения, втулку, охватывающую с зазором наконечник и соединяющую полость первого горючего с зоной горения, при этом в наконечниках как минимум форсунок центральной зоны в выходной части имеются радиально расположенные пазы, выполненные в виде чередующихся выступов и впадин, причем радиально расположенные пазы выполнены таким образом, что периметр центральной части струи, ограниченный образующими лучей, составляет не более 3s, длина луча - 2,3-2,5s, где s - толщина луча, при этом число лучей равно трем, причем во втулке, между выступами наконечника, выполнены каналы, выходная часть которых открывается в полость, выполненную в корпусе втулки, а входная соединяется с полостью дополнительного горючего, при этом указанная полость в корпусе втулки соединена тангенциальными каналами с кольцевой проточкой, выполненной на торце втулки и соединенной с зоной горения.

Известен двигатель с центральным телом по патенту РФ № 2494274 МПК7: F02K 9/62, включающий как минимум один газогенератор, как минимум один турбонасосный агрегат, органы питания и регулирования, кольцевую регенеративно охлаждаемую камеру с профилированным центральным телом, во внутренней полости которого установлены перечисленные агрегаты, смесительную головку, включающую корпус, блок подачи окислителя, преимущественно кислорода, блок подачи основного горючего, блок подачи дополнительного горючего, блок огневого днища, при этом в указанных блоках по концентрическим окружностям установлены коаксиальные соосно-струйные форсунки, образующие центральную и периферийную зоны, причем упомянутые коаксиальные соосно-струйные форсунки включают полый наконечник, соединяющий полость блока окислителя с зоной горения, втулку, охватывающую с зазором наконечник и соединяющую полость блока основного горючего с зоной горения, при этом в наконечниках как минимум форсунок центральной зоны в выходной части имеются радиально расположенные пазы, выполненные в виде чередующихся выступов и впадин, причем во втулке между выступами наконечника выполнены каналы, выходная часть которых открывается в зону горения, входная соединяется с полостью дополнительного горючего, при этом наружный профиль указанных каналов эквидистантен профилю наконечника.

Наиболее близким к заявляемому двигателю является двигатель с центральным телом по патенту РФ № 2454607 МПК7: F23R 3/18, F02K 7/08, в котором камера сгорания содержит стабилизаторы пламени в виде плохо обтекаемых тел, форсунки для подачи жидкого углеводородного топлива за стабилизаторное пространство, при этом на борту летательного аппарата установлен автономный термохимический реактор для производства газообразного горючего из углеводородного топлива, который соединен трубопроводом с отверстиями, расположенными на внутренней поверхности стабилизатора пламени, обращенной вниз по потоку.

Этим же патентом защищен способ стабилизации процесса горения в камере сгорания, основанный на создании вихревых зон с помощью стабилизаторов пламени в виде плохо обтекаемых тел, при этом в вихревую зону за стабилизаторного пространства вдувают газообразные продукты термохимической конверсии жидкого углеводородного топлива, получаемые на борту летательного аппарата.

Недостатком известных решений является недостаточная тяга.

Задачей изобретения является увеличение тяги двигателя с центральным телом.

Задача решается тем, что в способе формирования тяги двигателя с центральным телом, включающем подачу горючего и окислителя в камеру сгорания с созданием за центральным телом вихревой зоны, в вихревую зону под давлением тангенциально подают мелкодисперсную фракцию воды или воды с добавлением органического вещества, создавая осевую закрутку смеси газов горения и, как следствие, вихревой поток холодной неравновесной пульсирующей плазмы, создавая дополнительную тягу двигателя.

Задача решается также тем, что в двигателе с центральным телом, содержащем камеру сгорания и сопло, на центральном теле выполнены винтовые канавки, введена емкость с водой или с водой с добавлением органического вещества, сообщенная с помощью трубопровода с насосом, расположенным внутри центрального тела, который с помощью распределительных патрубков сообщен через коллектор с форсунками, которые в свою очередь сообщены с винтовыми канавками, при этом открытые торцы форсунок расположены на внешней поверхности центрального тела, на торцевой плоскости которого установлены игольчатые термокатоды, обеспечивающие термоэмиссию электронов.

На Фиг. 1 изображен схематично двигатель с центральным телом, а на Фиг. 2 - увеличение вырыв I, где:

1 - камера сгорания;

2 - емкость с водой или с водой с органическим веществом;

3 - насос;

4 - трубопровод;

5 - сопло;

6 - центральное тело;

7 - винтовые канавки;

8 - форсунки;

9 - распределительные патрубки;

10 - торцевая плоскость центрального тела;

11 - вихревая зона;

12 - игольчатые термокатоды;

13 - коллектор.

Двигатель с центральным телом 6 содержит камеру сгорания 1 и сопло 5, на центральном теле 6 выполнены винтовые канавки 7, введена емкость с водой или с водой с органическим веществом 2, сообщенная с помощью трубопровода 4 с насосом 3, расположенным внутри центрального тела 6, который в свою очередь с помощью распределительных патрубков 9, коллектора 13 и форсунок 8 сообщен с винтовыми канавками 7, при этом открытые торцы форсунок 8 расположены в выходной плоскости винтовых канавок 7 на центральном теле 6, на торцевой плоскости которого 10 установлены игольчатые термокатоды 12, обеспечивающие эмиссию электронов.

Процесс запуска двигателя традиционный. После выхода двигателя на промежуточный режим включается насос 3, расположенный в центральном теле 6, нагнетающий мелкодисперсную фракцию воды или воды с добавлением органического вещества 2, которая поступает через распределительные патрубки 9 в коллектор 13 и распределяется по форсункам 8, расположенным на входе в винтовые канавки 7 на центральном теле 6.

При движении вода или вода с органическим веществом нагревается и движется в направлении максимального диаметра центрального тела 6. На кромке торцевой плоскости центрального тела 10 пары разворачиваются к центру тела 6 и попадают в вихревую зону 11 за ним.

Центробежная сила вихрей становится электроразделительной силой, обеспечивающей вихри дополнительным количеством электронов.

Быстро вращающаяся среда выстраивает молекулы воды в полимерные цепочки, водородные связи рвутся и восстанавливаются с образованием свободных электронов, так как вода является носителем избыточного отрицательного заряда, молекулы воды поляризуются, что дает начало процессу ионизации в следе за центральным телом 6. Вихревая зона 11 порождает вращающееся электрическое поле, создающее вокруг себя магнитное поле, напряженность которого зависит от величины заряда, скорости вращения, радиуса вращения.

Появление отрицательного заряда в ограниченном объеме и его накопление приводит к запуску процесса ударной ионизации: чем больше отрицательно заряженных частиц, тем больше скорость вращения, тем больше проводимость среды.

В соответствии с правилом прецессии в вихрях, сила трения формирует противодействующую энергию каждого из взаимодействующих вихрей.

Согласно теории Т. Швенка и гипотезе С.А. Подолинского внешнеоднородная среда состоит из множества внутренних поверхностей или слоев, движущихся относительно друг друга, образуя электрические заряды.

Система вихрей обеспечивает накопление заряда и увеличение скорости вращения электронов. Вихревое движение - наилучший способ сохранения и концентрации энергии.

Скорость движения молекул воды увеличивается за счет увеличения количества электронов и резонанса. Электрический резонанс тем сильнее, чем меньше сопротивление среды и чем лучше изолирующие свойства границы.

Ударная ионизация развивается лавинообразно. При достижении определенного значения напряженности поля возникает пробой - искра.

Адсорбируемые носители, возникающие при разряде, носители, образовавшиеся в результате действия электроразделительной силы, и электроны, образовавшиеся в результате термоэлектронной эмиссии игольчатых термокатодов 12, дают толчок к следующему процессу ударной ионизации с возникновением следующей искры. Процесс повторяется до тех пор, пока действует электроразделительная сила и термоэлектронная эмиссия.

В результате возникает вихревой поток холодной неравновесной пульсирующей плазмы, очень чувствительной к резонансу, плазменные частицы легко перемещаются, и, коллективно взаимодействуя между собой, могут порождать объемные заряды, выделение тепла, света и электрические токи.

При сверхзвуковой скорости потока в сопле возникают условия для разрыва молекулярных связей воды с образованием кислорода и водорода.

Смесь газов, находящихся в вихре за центральным телом 6, воспламеняется и горит, создавая дополнительную тягу двигателя, в том числе и пульсационную составляющую. Увеличение эффективности физико-химических процессов внутри вихревой зоны 11 обеспечивается за счет дополнительной закрутки потока за центральным телом 6 в винтовых канавках 7.

Устойчивое обеспечение эмиссии потока свободных электронов в процессе работы двигателя обеспечивается установленными на тыльной поверхности центрального тела 6 игольчатых термокатодов 12, активированных нанесенными на них покрытиями из материала с небольшой работой выхода, например, цезий, барий, торий, рений.

1. Способ формирования тяги двигателя с центральным телом, включающий подачу горючего и окислителя в камеру сгорания с созданием за центральным телом вихревой зоны, отличающийся тем, что в вихревую зону под давлением тангенциально подают мелкодисперсную фракцию воды или воды с добавлением органического вещества, создавая осевую закрутку смеси газов горения и, как следствие, вихревой поток холодной неравновесной пульсирующей плазмы, создавая дополнительную тягу двигателя.

2. Двигатель с центральным телом, содержащий камеру сгорания и сопло, отличающийся тем, что на центральном теле выполнены винтовые канавки, введена емкость с водой или с водой с добавлением органического вещества, сообщенная с помощью трубопровода с насосом, расположенным внутри центрального тела, который с помощью распределительных патрубков сообщен через коллектор с форсунками, которые в свою очередь сообщены с винтовыми канавками, при этом открытые торцы форсунок расположены на внешней поверхности центрального тела, на торцевой плоскости которого установлены игольчатые термокатоды, обеспечивающие термоэмиссию электронов.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к двигательным установкам (ДУ) малой тяги для коррекции орбит космических аппаратов (КА). ДУ содержит размещенные друг над другом ускорители плазмы (УП) с ускоряющими электродами: катодом (3) и анодом (4), а также узлами подачи рабочего тела: шашек (7), снабженных пружинными толкателями (8).

Способ создания электрореактивной тяги может быть применен в электрореактивных двигателях и источниках электроэнергии для аэрокосмических транспортных средств и аппаратов.

Изобретение относится к области электроракетных двигателей. В крупногабаритном ионном двигателе, содержащем заключенную в корпус газоразрядную камеру, включающую узел подачи рабочего тела, ионно-оптическую систему, состоящую из плазменного и ускоряющего электродов, закрепленных на наружной стенке корпуса и изолированных от него и друг от друга, и катод-нейтрализатор, закрепленный на корпусе, вдоль центральной оси корпус имеет внутреннюю стенку, образующую сквозное отверстие, в котором установлен катод-нейтрализатор.

Изобретение относится к реактивному двигателю (1) на основе эффекта Холла. Двигатель содержит разрядный канал (50) с открытым, нижним по потоку концом (52), катод (100), расположенный снаружи разрядного канала (50), инжекционную систему (30) для инжекции атомов газа в разрядный канал (50), которая расположена на верхнем по потоку конце разрядного канала (50) и которая формирует анод, и нагреватель (60) для нагрева катода (100).

Изобретение относится к средствам управления электрическими ракетными двигателями с индукционным возбуждением разряда в газоразрядной камере. Устройство генерации ВЧ энергии содержит микроконтроллер (8), усилитель мощности (3) и источник (6) электропитания усилителя мощности.

Изобретение находит использование в спутнике. Электроракетная двигательная установка содержит, по меньшей мере, один электродвигатель (10), систему питания двигателя (10), содержащую резервуар (1) высокого давления для ионизируемого газа, буферный резервуар (2) низкого давления, связанный с резервуаром (1) высокого давления с помощью клапана (5, 6), и систему трубопроводов для передачи газа от буферного резервуара (2) низкого давления к аноду (26) и катоду (40) двигателя.

Предлагаемое изобретение относится к области электроракетных двигателей, в частности к системам хранения и подачи в них рабочего тела (иода). В системе хранения и подачи иода, содержащей снабженную нагревателем цилиндрическую емкость с иодом, которая сообщена с электроракетным двигателем трубопроводом с клапаном, на днище внутри цилиндрической емкости со стороны трубопровода установлена пористая шайба, контактирующая с кристаллическим иодом, причем цилиндрическая емкость со стороны, противоположной трубопроводу, содержит фланец и подпружиненный относительно него поршень, контактирующий с другой стороны с кристаллическим иодом, при этом нагреватель снабжен электрической изоляцией, контактирующей снаружи с днищем емкости со стороны трубопровода.

Изобретение относится к плазменному реактивному двигателю на основе эффекта Холла. Двигатель содержит окружающий основную ось кольцевой выпускной канал, который имеет открытый нижний по потоку конец и ограничен внутренней стенкой и наружной стенкой, катод, магнитный контур для создания магнитного поля в канале, трубопровод для подачи способного к ионизации газа в канал.

Предлагаемое изобретение относится к области электроракетных двигателей. В двигателе с замкнутым дрейфом электронов, содержащем электромагнит, магнитопровод с полюсами, анод и катод-нейтрализатор, жестко связанные с магнитопроводом, и расположенную внутри него кольцевую разрядную камеру, закрепленную на фланце, подпружиненном относительно магнитопровода, фланец с закрепленной на нем кольцевой разрядной камерой соединен со стержнем, другой конец которого прикреплен к магнитопроводу, причем стержень выполнен из материала, обладающего скоростью ползучести, равной линейной скорости эрозии стенок разрядной камеры.

Изобретение относится к области создания электрических реактивных двигателей. Предлагается электрический ракетный двигатель небольшой мощности в качестве корректирующего для космического аппарата многолетнего использования с применением вместо газообразной составляющей твердого топлива в виде металла высокой плотности, преобразованного в плазменный сгусток, под действием электрического разряда.

Изобретение относится к реактивным двигателям летательных аппаратов, преимущественно орбитальных и аэрокосмических аппаратов. Технический результат - повышение КПД, удельного импульса и ресурса работы лазерного ракетного двигателя.

Предлагаемое изобретение относится к области электроракетных двигателей, в частности к системам хранения и подачи в них рабочего тела (иода). В системе хранения и подачи иода, содержащей снабженную нагревателем цилиндрическую емкость с иодом, которая сообщена с электроракетным двигателем трубопроводом с клапаном, на днище внутри цилиндрической емкости со стороны трубопровода установлена пористая шайба, контактирующая с кристаллическим иодом, причем цилиндрическая емкость со стороны, противоположной трубопроводу, содержит фланец и подпружиненный относительно него поршень, контактирующий с другой стороны с кристаллическим иодом, при этом нагреватель снабжен электрической изоляцией, контактирующей снаружи с днищем емкости со стороны трубопровода.

Изобретение относится к энергетике. Электровзрывной реактивный пульсирующий двигатель включает полую диэлектрическую камеру, в отверстиях стенки которой и в изоляторах, изготовленных из упругого диэлектрика, расположены два разнополярных электрода Торцы электродов не выступают во внутреннюю полость камеры и расположены напротив друг друга или со смещением относительно друг друга.
Ракетный двигатель содержит камеру сгорания, в которую подают боран, или силан, или фосфин, или герман, или другие гидриды, имеющие положительную энтальпию образования из простых веществ, или их смесь.

Изобретение относится к области ракетно-космической техники. Плазменный двигатель на наночастицах металлов или металлоидов содержит последовательно расположенные камеру сгорания, один вход в которую служит для ввода твердых наночастиц металла или металлоида в качестве топлива, а другой - для ввода окислителя топлива в виде водяного пара или кислорода, при смешении которых в камере возникает горение, хемоионизационные реакции окисления, дающие тепловой эффект, высокие температуры и образование нагретой плазмы, содержащей жидкие оксиды металлов или металлоидов, устройство охлаждения плазмы до температуры ниже температуры плавления полученных оксидов и образования в нагретой плазме твердых пылевых отрицательно заряженных оксидов металлов или металлоидов, электростатическое или электромагнитное разгонное устройство, которое разгоняет электростатическим или электромагнитным полем истекающую из устройства охлаждения нагретую плазму и создает высокоскоростной поток нагретой пылевой плазмы с высокоскростными отрицательно заряженными оксидами металлов или металлоидов, который истекает в окружающую среду и создает реактивную тягу двигателя.

Конический ракетный двигатель бессоплового бескорпусного типа содержит шашку твердого топлива с одним или несколькими каналами на всю длину шашки, заполненными более быстро горящим топливом, чем основное топливо, или же шашка имеет несколько параллельных каналов, причем часть из них обрываются от поверхности шашки на расстоянии, равном или большем половине расстояния между соседними каналами.

Ракетный двигатель включает жидкое или твердое ракетное топливо, в котором окислитель и/или горючее содержит связанный азот, а также мелкодисперсный или связанный бор, причем количество атомов бора и азота 1:1 с отклонением ±20%.

Изобретение относится к ракетно-космической технике и может быть использовано в качестве корректирующей двигательной установки космического аппарата. Жидкостно-газовый реактивный двигатель (ЖГРД) содержит бак, заполненный жидким рабочим телом - водой, с выходным отверстием в крышке, камеру и реактивное сопло.

Устройство для подачи пылеобразного рабочего тела в электроракетный двигатель относится к области электрических ракетных двигателей (ЭРД), в которых используют пыль в качестве рабочего тела для создания тяги.

Микроэлектромеханический ракетный двигатель предназначен для использования в составе космических разгонных блоков, наноспутников. Микроэлетромеханический ракетный двигатель выполнен в виде структуры из полупроводниковых кристаллов кремния, расположенных один над другим, в одном из которых выполнена камера сгорания с топливным элементом, и содержит блок поджига топлива с металлическими проводниками.

Изобретение относится к авиационно-ракетной технике, в частности к устройствам для управления вектором тяги (УВТ) двигателя летательного аппарата (ЛА). .
Наверх